Tranzistorska vročica hladne vojne
Konec 50. let prejšnjega stoletja je zaznamovalo merjenje moči med velesilami, ZDA in Sovjetsko zvezo. To merjenje je obsegalo tekmovanje na vojaškem področju, na področju industrializacije in modernizacije obeh držav ter celo dosežke v vesolju. Seveda pa so se takoj začele meriti tudi prek tedaj porajajočega se računalništva in njegovega pododdelka, razvoja integriranih vezij.
Vodstvo Zelenograda pred zgradbo tedaj ravno ustanovljenega podjetja Angstrem.
Sovjeti so po vojni napredovali z dolgimi koraki. Tako so leta 1948 izdelali delujoč jedrski reaktor, leto dni pozneje jedrsko bombo, pet let zatem pa so že imeli vodikovo bombo, ki so jo lahko naložili v letalo in z njo teoretično ogrozili povojne nasprotnike. Ko pa so leta 1957 prvi v vesolje poslali svoj satelit, je na Zahodu zavladala panika.
Prav vesoljska tekma je bila tista, ki je na Zahodu pospešila razvoj elektronike in trend miniaturizacije vezij, medtem ko je na Vzhodu glede tega vladalo precejšnje nezaupanje. Tedanji sovjetski čipi niso delovali v zelo hladnih pogojih in so se zato zdeli neprimerni za uporabo v vesolju. S tem nezaupanjem v tehnologijo se je začel počasen tehnološki razkorak med blokoma. Ta je zanimiv zlasti v luči današnjega dogajanja, ko je naslednica Sovjetske zveze, Rusija, zaradi mednarodnih sankcij obsojena na kontrabant iz Kitajske in lastno produkcijo polprevodnikov, kolikor je je še ostalo.
Problem pristopa?
Dr. Jeffrey Simon, ameriški informatik, je leta 1986 obiskal poslovno konferenco v Moskvi. Pred vrnitvijo sta s kolegom obiskala enega od Aeroflotovih uradov, želela sta si rezervirati vozovnici za pot domov. Rutinska zadeva. Uslužbenka je imela pred sabo za tiste čase sodoben japonski terminal, povezan z enim zgodnjih omrežij, ki je pravilno prikazoval stanje rezervacij. Ampak začuda se zadeve ni dalo urediti brez nekaj telefonskih klicev v druge pisarne podjetja, pri čemer se je uslužbenka zapletala v še kar živahne pogovore, ki jih Američana nista razumela. Sta pa razumela nekaj: čeprav je bila delavki na voljo tehnologija, ki je počela natanko tisto, kar je morala, so ob strani vseeno še vedno delovali sovjetski vzorci. Tehnologija, v smislu strojne in programske opreme, je bila v državi navzoča, svojega dela pa iz nekega razloga ni smela opravljati.
Ta dogodek v marsičem poenostavlja, a tudi ponazarja odnos do informatike, kot se je v tedanji Sovjetski zvezi razvijal v povojnih letih.
Začetki
Začetek digitalne ere v Zvezi sovjetskih socialističnih republik (ZSSR) je sovpadal z zenitom politično-vojaške kariere Josifa Visarionoviča Stalina, prvega sekretarja partije in zmagovalca velike domovinske vojne. Stalin, kot si lahko mislite, ni maral za novitete. Tako so bili računalništvo, elektronika in sorodne vede praktično prepovedani, pri čemer je velikega vodjo v razmišljanju podpirala tudi Sovjetska akademija znanosti. Z računalništvom in elektroniko se je sicer skoraj do sredine 70. ukvarjal majhen in neugleden oddelek na Ministrstvu za radijske tehnologije. Stalin je namreč 1945 sprejel dve pomembni odločitvi: Sovjetska zveza bo prestrukturirala svoje industrijske temelje, pri čemer bosta imeli prednost težka in vojaška industrija. Drugi del načrtov je govoril o tem, da bo država to dosegla sama, brez sodelovanja s tedaj že izdajalskim Zahodom.
Prazgodovina
Sovjetska zveza je računalništvo poznala že pred digitalno dobo. Leta 1936 je Vladimir Lukjanov oblikoval analogni računalnik, znan kot vodni integrator, ki je zmogel izračunavati tudi nehomogene diferencialne enačbe. Naprava je delovala ob pomoči vodnih cevi in črpalk. Nivoji vode v različnih posodah so predstavljali shranjena števila, hitrost njenega pretoka pa različne računske operacije. Rezultate so odčitavali v milimetrih vodnega stolpca.
Vodni integratorji so v svojih poznejših različicah služili po vsej Sovjetski zvezi vse do 80. let za izračunavanje velikih modelov, denimo pri geologiji, metalurgiji in tudi pri proizvodnji raketnih motorjev.
Drugi sovjetski analogni dosežek predstavlja računalnik MESM – Малая Электронно-Счетная Машина oziroma Mali elektronski računski stroj, ki je deloval na elektronkah, a se ga je dalo programirati in je v uporabo prišel nekje okoli leta 1950.
BESM je serija sovjetskih računalnikov, zgrajenih na Inštitutu za precizno mehaniko in računalniško inženirstvo v obdobju 1950–1960. Ime je kratica za Большая электронно-счётная машина oziroma Veliki elektronski računski stroj. Najbolj znana in vplivna različica iz serije je BESM-6. Njegov dizajn je bil dokončan leta 1965, proizvodnja pa se je začela leta 1968 in je trajala naslednjih 19 let. A BESM-6 že skorajda ne sodi v ta okvir, saj je bil prvi sovjetski računalnik, ki je temeljil na tranzistorjih.
Primerek Lukjanovega Vodnega integratorja je na ogled v Moskovskem politehničnem muzeju.
To seveda ni bil čisti začetek računalništva v tej državi, toda prava digitalizacija in njen razcvet sta morala počakati na Stalinovo smrt. Tudi zato, ker je bila večina sovjetskih strokovnjakov, ki so se izobraževali ali delali na Zahodu, judovskega porekla, to pa je bilo še eno dejstvo, ki je Stalina zelo motilo. Ko je starega samodržca leta 1953 zamenjal Hruščov, pa so se stvari vendarle postavile na glavo. Celo do te mere, da je na Zahodu zavladala panika. Kot piše Chris Miller v svoji knjigi Chip wars, je CIA leta 1959 izdelala študijo, v kateri so ugotovili, da Sovjetska zveza za ZDA pri tehnologiji polprevodnikov zaostaja le za dve leti oziroma največ štiri. Američani so zato tedaj še bolj priprli dostop do svojih tehnologij, po drugi strani pa so ga odprli nekaterim drugim državam, za katere so si prizadevali, da ne bi padle pod vpliv vzhodnega bloka. Zlasti azijskim, kot so Južna Koreja, Tajvan, tedaj še samostojni Hongkong, Singapur ter seveda Japonska.
Zelenograd
Zaspano mestece, oddaljeno od Moskve kako urico vožnje po nepopisni gneči, je bilo ustanovljeno leta 1958. Dobesedno ustanovljeno, plansko in z dekretom. Za zaselek, ki je bil tedaj še poraščen z brezami in je nosil ime Krjukovo, so načrtovali bleščečo prihodnost v tekstilni industriji. Štiri leta pozneje se je vse postavilo na glavo. Aleksander Šokin, šef partijskega Komiteja za elektronsko tehnologijo, se je odločil, da se bodo tu raje ukvarjali z novo panogo – elektroniko, porajajočo se na Zahodu, Zelenograd pa spremenili v nekakšno vzhodno Silicijevo dolino.
MIET V Zelenogradu je bil leta 1965 ustanovljen tudi Moskovski inštitut za elektronsko tehniko, danes Nacionalna univerza za elektronsko tehnologijo.
V resnici je bil Šokin samo frontman te smele ideje. Za njo sta se dejansko skrivala dva, tedaj ravno iz ZDA prebegla špijona, Alfred Sarant in Joel Barr. Sovjetska zveza je namreč imela nasproti Zahodu močno skrivno orožje, svojo vohunsko mrežo. Sarant in Barr sta v ZDA sodelovala pri razvoju supertajnih projektov, večinoma povezanih z radarskimi sistemi, obenem pa sta bila del razvpitega vohunskega kroga pod vodstvom zakoncev Ethel in Juliusa Rosenberga. Zakoncev, ki sta nekaj let pozneje obsojena zaradi izdaje končala na ameriškem električnem stolu. Mlada znanstvenika sta pravočasno dobila namig o skorajšnji aretaciji Rosenbergovih, zato sta prek Mehike prebegnila v Sovjetsko zvezo. Onadva sta bila tista, ki sta Nikito Hruščova, generalnega sekretarja Komunistične partije Sovjetske zveze, prepričala, da sodobna vojska brez teh znanj ne bo mogla dolgo konkurirati zahodnim oboroženim silam.
In tu se začne zgodba o Zelenogradu. O mestu, ki naj bi nadoknadilo zaostanek Sovjetov za Američani. Na začetku je res kazalo tako; Barr, ki je bil odličen inženir, je razvil prve računalnike za jedrske podmornice, predvsem pa je utiral pot prvemu domačemu integriranemu vezju. Le malo za tem, ko sta v ZDA svoja primerka tiskanih vezij predstavila Jack Kilby, ki se je pri Texas Instruments igral z germanijem kot osnovnim substratom, ter Robert Noyce, ki je pri Fairchildu uporabil silicij, je leta 1962 v sovjetski tovarni polprevodniških instrumentov v Rigi prvo vezje izdelala tudi ekipa pod vodstvom Jurija Osokina. Ključni podjetji, ki sta se v Zelenogradu ukvarjali z novo tehnologijo, sta bili Angstrem in Mikron, s tiskanimi vezji pa se je v tedanji državi bavila še družba Integral v Minsku.
Kopirajte!
Zelenograd je imel v resnici veliko porodnih težav, zlasti političnih. Če je na Zahodu razvoj poganjal trg, ki je zahteval vedno zmogljivejše in vedno manjše elemente, so bile na Vzhodu stvari povsem drugačne. Edina kupca njihovih izdelkov sta bili vojska in – v manjši meri – vesoljska panoga, zato se je ves razvoj odvijal v popolni tajnosti in brez zunanjih dejavnikov.
Intel je leta 1974 splovil svoj znameniti procesor 8080. Pet let zatem je dobil svojo vzhodno kopijo K580IK80.
Takoj po začetku delovanja Zelenograda se je iz ZDA vrnil eden od »študentov« in s seboj prinesel Texas Instruments SN-51, eno prvih tiskanih vezij, ki je bilo tam na voljo za komercialno prodajo. To je za Zelenograd pomenilo prelomnico, kajti od zgoraj je brž prišel pragmatičen ukaz, naj opustijo lastni razvoj in čip preprosto ter v celoti skopirajo, tako kopiranje pa je v nadaljnjih letih postalo njihova osnovna dejavnost. Ta filozofija je že v kratkem času trčila ob resno oviro – vsem znani Moorov zakon. Zahodni čipi so na dve leti podvajali število tranzistorjev, medtem ko so v Sovjetski zvezi potrebovali precej časa, da so zasnovali in dejansko pognali proizvodnjo kopije. Poleg tega vseh novosti niso mogli pridobiti. To je pomenilo, da so njihove naprave več let poganjali enaki čipi ter da njihovi znanstveniki niso pridobivali znanja v enaki meri kot njihovi zahodni antipodi.
Zadnji udarec je rdeči Silicijevi dolini zadala vnovična menjava oblasti. Leta 1964, ko je oblast od Hruščova prevzel Leonid Brežnjev, so namreč v Zelenogradu in obrambni industriji nasploh znova postali nezaželeni znanstveniki judovskega porekla. Ti so nato večinoma emigrirali, to je storil tudi Joel Barr, in Zelenograd je ostal brez pomembnega delčka dotedanje ustvarjalne ekipe. Sovjetska zveza je nepovratno začela toniti v tehnološki zaostanek, ki ga ni nikoli več nadoknadila.
Obdobje 70. let
Na zunaj bleščeče, v resnici pa precej klavrno stanje se je nadaljevalo tudi po prelomu desetletja. Čeprav so si bili sovjetski intelektualci edini, da je glede tega treba nekaj ukreniti, o pristopu niso imeli enakega mnenja. Slovanofili, pod vodstvom Sergeja Lebedeva, so kljub zaostanku navijali za popoln izolacionizem panoge in lastni razvoj polprevodnikov, medtem ko je prozahodna frakcija želela nadaljevati vsaj kopiranje zahodnih dosežkov. S tem bi po njihovem mnenju za silo sledili globalnemu razvoju, stroške raziskovanja pa prepustili zahodnim vladam in podjetjem. Zmagali so zadnji in naslednja tarča v očeh Zelenograda je postal IBM. Sprva so Sovjeti želeli kupiti kar celotno proizvodnjo čipov, česar kljub takratnemu popuščanju napetosti med blokoma Bela hiša ni mogla dopustiti.
CIA Arhivi ameriških tajnih služb so polni alarmantnih člankov iz prejšnjega stoletja.
Tako so bili znova prisiljeni uporabiti svoje znanje industrijske špijonaže. Posledica je bila ta, da je bil prvi ruski mainframe oziroma osrednji računalnik po imenu Yes-EVM Edinaja Sistema, tj. Enotni sistem, na las podoben Seriji 360 in pozneje Seriji 370 podjetja IBM. Podobno je bilo s takratnimi miniračunalniki (ki seveda niso bili ravno »mini«), kjer so Sovjeti kopirali izdelke Digital Equipment Corporationa (DEC) in Hewlett-Packarda. Miniračunalnik izdelovalca Soviet Elektronika je imel popolnoma enako arhitekturo kot DEC PDP-11. Seveda so v Moskvi vse to ostro zanikali. To so bili namreč časi, ko je bilo za tehnološka podjetja pomembno imeti lastni razvoj. Vsekakor pa še danes ni docela jasno, kako je Sovjetom tako kopiranje uspevalo. O tem se še danes vnemajo zanimive debate na ruskih forumih, prevladujoče mnenje pa je, da so s čipov mehansko odstranjevali supertanke sloje silicija in jih nato pod mikroskopom fotografirali. Zaradi manj razvitih proizvodnih procesov včasih katerega od čipov tudi niso mogli v celoti presneti, pač pa so vezje natisnili pod drugačnim načrtom, kar pomeni, da so na drugi strani železne zavese vseeno imeli razmeroma poglobljeno znanje in razumevanje o njihovem delovanju.
Leta 1976 so ameriški zasebni preiskovalci v Vzhodni Nemčiji kupili Riad-40, ki je bil klon Sistema 360 podjetja IBM. Temeljit preizkus stroja je pokazal, da je kljub vnetemu drugačnemu oglaševanju zmogljiv precej manj, v nekaterih primerih kar za polovico manj kot ameriški original. Ob tem je treba dodati, da so prav v tem času med zahodne kupce začeli prihajati tudi japonske, legalne kopije strojev IBM, toda pristop Japonske je bil docela drugačen sovjetskega. Financirali so se z zasebnim kapitalom, ki je nadziral uspešnost razvoja izdelkov, poskrbeli so za podporo kupcem, predvsem pa so originalnim zasnovam dodali nekatere svoje funkcionalnosti in s tem dejansko začeli osvajati tržne deleže po vsem svetu.
Sredi 70. let je Nixonova administracija nekoliko sprostila izvoz in Kamazovo proizvodnjo tovornjakov v Tatarstanu so smeli opremiti s sistemi IBM za nadzorovanje nabave surovin. Osrednje računalnike IBM je dobilo tudi državno turistično podjetje Intourist, da bi lažje izpeljalo prihod množice tujcev na olimpijske igre, ki so se leta 1980 odvijale v Moskvi.
Iskra Delta
Precej znana je zgodba, da smo pri tehnološkem razvoju Sovjetske zveze mešali štrene tudi Slovenci. Konec 80. je bilo podjetje Iskra Delta, nekakšen derivat Elektrotehne, Iskre in Gorenja, na vrhuncu svoje moči in v Moskvi so jih videli kot dobrodošlo možnost za uvoz zahodnih tehnologij, ki so bile tedaj še pod skrbnim embargom ZDA. Ta se je raztezal tudi na proizvode Iskre Delte, saj so bile v njihovih strojih tudi ameriške komponente in programska oprema.
Sovjetska delegacija na čelu z Mihailom Gorbačovom je med obiskom Slovenije marca 1988 obiskala tudi prostore Iskre Delte in se seznanila z njihovimi proizvodnimi zmogljivostmi. Predstavitev je Sovjete navdušila in podjetju so ponudili dolgoročno sodelovanje ter bliskovito širitev na vzhodne trge.
Vodstvo Delte je na sodelovanje pristalo, a le v okvirih embarga in dovoljenja ZDA. In res, že čez leto dni so v Moskvi ustanovili skupno podjetje Teda, ki pa ni imelo prav dolgega življenja. Sovjeti naj bi menda začeli izsiljevati Slovence, zahtevali so vzpostavitev lastne proizvodnje, ne da bi se o tem posvetovali z Američani. Naši na to niso pristali, zato so Sovjeti zaustavili plačila že dobavljenih izdelkov in to naj bi skupaj z veliko jugoslovansko inflacijo počasi pokopalo, kar je še ostalo od Iskre Delte. Kakorkoli, zgodbe iz tistega časa so precej meglene, mestoma pa spominjajo že kar na bajke in legende.
Leta 1976 so Sovjeti ustanovili Generalni štab za pridobivanje visoke zahodne tehnologije. Na njegovo čelo so postavili Gurija Marčuka, priznanega matematika in akademika, s čimer se je prvikrat v zgodovini sovjetskega računalništva zgodilo, da je vodstvo kake pomembne institucije zasedel strokovnjak. Poteza jasno kaže na zavedanje tedanjega vodstva, da je tehnološki razkorak z Zahodom postal preprosto prevelik, čeprav je bil to ravno čas, ko so na Lebedevem Inštitutu za finomehaniko in računalništvo izdelali prvi računalnik iz do danes popularne domače serije po imenu Elbrus.
Na poti perestrojke
V začetku 80. so se začele kazati resnejše posledice desetletij opiranja na tuji razvoj. To je leta 1986 ugotovil tudi Anatolj Aleksejev, direktor računalniškega centra na Sovjetski akademiji znanosti, ki je dilemo svojih prednikov poimenoval »ustvariti ali ukrasti« in jim očital napačno odločitev. Najzmogljivejši zahodni čipi so bili tedaj že izdelani v proizvodnih procesih, ki v Sovjetski zvezi niso bili na voljo. Država si je prizadevala tehnologijo za proizvodnjo pridobiti od Zahodne Nemčije in Japonske, a so ZDA take dogovore vestno preprečevale.
BK Elektronika BK-0010 je bil v osemdesetih najuspešnejši sovjetski računalnik za domačo rabo.
Velike zahodne družbe so bile že pošteno slabe volje, potem ko je druga polovica sveta živela na račun njihovega znanja. Na vezjih so se zato občasno pojavili napisi v cirilici, enega takih, ki se je glasil, »Kdaj boste prenehali krasti?«, so presenečeno odkrili tehniki vzhodnonemške tajne službe Stasi.
80. leta so tudi v Sovjetski zvezi zaznamovali prvi osebni računalniki, še prej pa, kot drugod po svetu, mikroračunalniki. Prvega, imenovanega Mikro-80, so izdelali na moskovskem Inštitutu za elektroenergetiko, njegova osnova pa je bil sovjetski mikroprocesor K580IK80, dejansko kopija Intelovega 8080 s 4 KB delovnega pomnilnika. Potencialnih kupcev ni bilo veliko, na pristojnem ministrstvu so predstavitev mlinčka sprejeli z velikim prezirom, zato so načrt za računalnik objavili v reviji za elektrotehniko in poželi navdušenje domačih garažnih mojstrov. Da, precej podobno kot smo v tistih letih v Jugoslaviji doma sestavljali Galaksije, po načrtih iz beograjske revije Računari.
Leta 1984 je Zahod sprostil dovoljenja za izvoz osebnih računalnikov v vzhodni blok in Sovjetska zveza je takoj naročila 10.000 kosov japonsko-ameriških MSX. Leto zatem je na oblast prišel Mihail Gorbačov in začela so se leta postopnega približevanja Zahodu. Perestrojka.
Pa Zelenograd? Tam sta v tem času Angstrem in Mikron množično izdelovala kopije zahodnih procesorjev x86 in pomnilnikov DRAM, kar je trajalo vse do razpada države. To pa je pomenilo, da je bila Rusija prvič v svoji zgodovini prisiljena pristati na mednarodno uveljavljena pravila industrijske lastnine.
Primerjava vezij originalnega čipa Z80A in sovjetske kopije KR1858VM1.
Sovjeti so prav tedaj izdelali svoj prvi resnejši domači računalnik, imenovan Elektronika BK-0010, vendar tako kot njegovi nasledniki, denimo osebni računalnik Poisk, ni doživel množične proizvodnje. Oviri sta bila predvsem nizka raven domače proizvodnje in nadzor kakovosti.
Zadnja leta pred razpadom Sovjetske zveze so zahodne izvozne omejitve počasi pojenjale. Pojavila pa se je nova težava – tako država kot podjetja so le s težavo prišla do deviz za plačilo naročil. Domača proizvodnja računalnikov je bila nekonkurenčna in je postopoma zamrla. Tovarna Integral iz Minska je tako svojo proizvodnjo preusmerila v izdelovanje lestencev. Nekdanji sovjetski trg so zavzele tuje znamke, v poznejših letih sta prevladovala zlasti IBM in Acer. Mednarodne človekoljubne organizacije so pri vladi v Kremlju dosegle sprostitev izstopnih viz za strokovnjake in množica domačih znanstvenikov ter mladih talentov je brž pograbila kovčke in emigrirala na Zahod. To je nekako pomenilo še poslednji žebelj v krsto rdeče države in njene digitalne industrije.
Zahodni ponudniki so si občasno dali duška nad ponarejevalci. Prevod napisa na procesorju CVAX se glasi: »Ko se potrudiš ukrasti tisto najboljše!«
Kaj pa danes?
Težko bi rekli, da od Zelenograda ni ostalo veliko. Še vedno tam delujejo podjetja, povezana s sodobnimi tehnologijami, in nekaj mesecev po začetku ukrajinske vojne je tam še vedno deloval Mikron. Angstrem pa je v zadnjih 15 letih prejel precejšnje subvencije in je dobrih 500 milijonov evrov vložil v sodobne proizvodne prostore in opremo. Nazadnje so leta 2012 od IBM kupili licence in programsko opremo za proizvajanje čipov v 90-nanometrskem procesu. Že šest let pozneje je šlo podjetje v stečaj. Glavni razlog so bile zahodne sankcije, vpeljane po ruskem zavzetju polotoka Krima. V stečaju se je izkazalo, da 90-nanometrske proizvodnje nikoli niso pognali in da pravzaprav v praksi nikoli niso prešli meje 250 nm.
Mikro-80 je bil v Vzhodni Evropi popularen mikroračunalnik za samogradnjo.
V Mikronu so imeli podobno smele načrte, nameravali so izdelovati čipe za SIM-kartice, sprva prav tako v postopku 90 nm, leta 2020 pa so se kvalificirali tudi za 65 nm. Po začetku napada na Ukrajino so jih ZDA postavile na spisek sankcioniranih družb in vse skupaj je hitro zamrlo. Zdi se, da bo ruska polprevodniška industrija čez nekaj let začela na novo. Kdo ve, kolikič že?